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灌注桩高应变动力试桩法现场测试
及桩帽制作要求
一、施工准备
（一）桩头处理
1、桩顶浮浆打掉，驳接面混凝土强度要达到设计强度，并要清洗干净；保留原桩身
钢筋，使主筋进入桩帽。
2、用C40(或更高标高)砼，加早强剂、减水剂捣制桩帽，桩帽内布竖向钢筋、环形
箍筋，并在桩帽顶布钢筋网三层，规格结构、尺寸如图所示。
3、试桩尺寸如图二所示：
①驳接面深<1.5D时，坑底到驳接面要求保持50cm高。
②驳接面深>1.5D时，桩帽顶应高于坑底1.5D。
4、场地要能进入50t吊车，且停车后，要求车尾到要测桩距≤6米。
（二）场地要求
1、场地要三通一平，即修通道路、桥梁，接通电源，平整场地，保证50t吊车能停靠在检测桩附近。
2、工地应准备好220V电源及若干桩头垫板。
二、检测时间要求及资料提供要求
被检测灌注桩及其桩帽的龄期不小于14天，或其预留试件强度代表值不低于30MPa。
提供桩径、桩长（打掉浮浆后的有效桩长及入土桩长）、桩龄、混凝土强度等级、设计承载力、打桩记录、标注了桩号的桩位图、工程地质勘察报告等资料。
桩基高应变动力试验检测方案一、试验目的1.评估桩基承载性能，包括承载能力和变形性能；2.获取桩基的静力参数和动力参数，用于进一步基础设计和结构分析；3.验证桩基设计的合理性和安全性。
二、试验准备1.选择试验桩基：根据实际工程情况和试验目的选择试验桩基，包括桩径、桩长、桩型等；2.试验设备准备：准备桩基高应变动力测试仪器和设备，如测频仪、传感器等；3.试验方案制定：制定桩基高应变动力试验的具体方案，包括试验方法、试验参数等。
三、试验步骤1.桩基预应力松解：根据试验方案，对试验桩基进行预应力松解，确保试验前桩基的应力状态合理；2.放置传感器：在试验桩基的预留孔中或其他合适位置，安装高应变传感器，用以测量桩基的应变变化；3.施加荷载：根据试验方案，在试验桩基上施加荷载，可以采用静力荷载或动力荷载，静力荷载可以通过制造荷载测定器进行施加；4.测量数据：实时测量桩基上的应变变化，主要测量桩顶和桩身的应变变化；5.检测结果分析：根据测量数据，进行桩基的静力参数和动力参数的分析计算，包括桩的承载能力、刚度、阻尼比等；6.试验结束：根据试验结果和试验方案，评估桩基的承载能力和变形性能，进行结论和建议的提出。
四、试验数据分析1.易变深度分析：通过测量桩身的应变变化，计算出桩身易变深度，从而了解桩基的侧向变形性能；2.桩的承载能力分析：根据试验数据，计算试验桩基的承载能力，可以采用一般公式或者基于曲线的方法进行计算；3.桩的刚度分析：根据试验数据，计算试验桩的刚度，可以包括静力刚度和动力刚度；4.阻尼比分析：根据试验数据，计算试验桩的阻尼比，可以采用谐波方法或者方差法进行计算；5.结果验证和应用：根据上述数据分析结果，验证桩基设计的合理性和安全性，并对工程实际应用进行建议。
五、试验注意事项1.选择试验桩基时要代表性和典型性；2.试验设备和设备要进行校准和检验，确保测量准确和可靠；3.试验方案要详细完整，确保试验过程的可控性和可重复性；4.试验过程中应加强安全措施，如防护措施、防滑措施等；5.试验完成后要对数据进行处理和分析，确保结果的准确性和可靠性。
基桩高应变动力试桩法测试作业指导书1. 目的为使测试人员在做基桩高应变动力试验时有章可循，并使其操作合乎规范。
2. 适用范围基桩高应变动力试验时的准备、现场实施和分析计算。
3. 引用文件对于湖北省境内的检测项目，以《建筑地基基础检测技术规范》（DB42/269-2003）为最基本的技术依据，当该规范不明确时，参照下述规范执行：《建筑基桩检测技术规程》(JGJ106-2014)；对于湖北省境外的检测项目，依据行标执行；对于每次发出的检测报告中，必须明确该报告依据的技术标准，并严格按其标准执行。
4. 工作程序4.1 检测准备4.1.1 测试前可由项目经理或安排有关人员前往现场踏勘，了解现场基本情况以及桩型、桩长、检测数量。
4.1.2 检测灌注桩承载力时，应具有可靠的、同条件的动静对比资料。
否则不能提供承载力值。
4.1.3 对于大直径扩底桩、人工挖孔嵌岩桩、夯扩桩、后压浆钻孔灌注桩、素混凝土桩及Q－s 曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩，不能采用高应变方法测定承载力。
4.1.4 由项目经理或现场踏勘人员要求委托方安排人员提前对被测桩进行桩头处理、开挖测试坑，并讲明具体技术要求。
桩头清理时，一定要凿去桩头超灌的浮浆部分，使桩头大致平整，桩顶钢筋应吹至低于砼面。
测试坑要对称开挖，深度和宽度及桩身测试面均要满足测试要求。
4.1.5 被检测的灌注桩应达到规定的养护期（28天）后方可施测，对于打入桩，规定应达到的休止期为：砂土7天，粉土10天，非饱和粘性土15天，饱和粘性土25天。
4.1.6 检测使用重锤的重量应大于预估单桩极限承载力的1.2-1.5%，桩径大于600mm或桩长大于30m时取高值。
4.1.7 进场前必须由现场检测人员对所用设备进行检查清点，会同设备管理员填写《物资进/出场单》和《仪器使用记录》，确认仪器正常以及各项指标满足技术要求后方可进入测试现场。
4.1.8 进入工地检测后，必须索取整个工程场地的地质勘察报告，确切获知所测桩的承载力特征值。
基桩高应变法检测方案1.试验目的1) 检测桩身结构完整性；2) 确定单桩极限承载力及桩侧摩阻力和端承力分布情况。
2.仪器设备检测仪器采用美国PDI公司生产的PAK型及PAL型P.D.A打桩分析仪三台，检测设备及现场联接见图1。
图1 高应变动力试桩示意图3.基本原理高应变动力试桩的基本原理：用重锤冲击桩顶，使桩—土产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，通过安装在桩顶以下桩身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波信号，应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线（曲线拟合法），从而判定基桩的承载力和评价桩身完整性。
4.检测标准1) 中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003；2) 广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ 15-60-2008。
5.检测工作流程6. 抽检数量、验证与扩大检测按总桩数的8%抽检，且不得少于10根。
当出现以下四种情况应采用静载法进一步验证：1) 桩身存在缺陷，无法判定桩的竖向承载力；2) 桩身缺陷对水平承载力有影响；3) 单击贯入度大，桩底同向反射强烈且反射峰较宽，侧阻力波、端阻力波反射弱，即波形表现出竖向承载性状明显与勘察报告中的地质条件不符合；4) 嵌岩桩同向反射强烈，且在时间2L/c 后无明显端阻力反射；也可采用钻芯法检验。
当单桩承载力抽检结果不满足设计要求时，应分析原因，并经确认后扩大抽检。
当抽检桩身完整性所发现的Ⅲ、Ⅳ类桩之和大于抽检桩数的20%时，宜采用原检测方法，在未检桩中继续扩大抽检。
7. 受检桩位的选择 接受委托 现场检测 调查、资料收集 制定检测方案 前期准备 计算分析和结果评价 检测报告设备、仪器检定 重新检测、验证、扩大检测检测桩位的确定宜按下列原则进行：1) 施工质量有疑问的桩；2) 设计方认为重要的桩；3) 局部地质条件出现异常的桩；4) 施工工艺不同的桩；5) 适量选择完整性检测中判定的Ⅲ类桩；6) 除上述规定外，同类型桩宜均匀随机分布。
高应变动力测桩法在桩基检测中的应用【摘要】：桩基检测是保证桩基质量的重要技术措施，本文以下内容根据笔者多年的工作实践经验，对高应变动力测桩法在桩基检测中的应用进行了简要的介绍，仅供参考。
【关键词】：高层建筑；混凝土；施工技术Abstract: Pile testing is an important technical measure to ensure pile quality, the content of this article the author many years of practical experience, a brief introduction to the high strain dynamic testing of piles in pile testing, only reference.Key words: high-rise buildings; concrete; construction technology1、前言改革开放以来，随着经济和科技的不断发展，桩基的检测方法和技术不断更新，极大的保证了桩基质量。
高应变动力测桩法作为桩基的检测方法中的一种，其是通过分析桩在冲击力作用下产生的力和加速度，确定桩的轴向承载力，评价桩身的完整性，并分析土的阻力分布、桩锤的性能指标、打桩时桩身应力及瞬时沉降特性，其在桩基检测中已经得到了广泛的应用。
本文以下内容根据笔者多年的工作实践经验，对高应变动力测桩法在桩基检测中的应用进行了简要的介绍，仅供参考。
2、高应变动力测桩法概述动力试桩法是在打桩动力学研究的基础上发展起来的，是以重锤锤击桩顶，产生应力波以一定速度沿桩身轴向传播，引起桩身各截面运动，产生速度和位移，激发桩周的土阻力；土阻力对桩周的反作用，在桩内形成向上传播的压缩波和向下传播的拉伸波。
PDA打桩分析仪通过装在离桩顶至少二倍直径的桩身上的一对力传感器和一对加速度传感器，测量桩身顶部的力和速度，用波动方程计算出与桩运动相关的土的静阻力、动阻力及桩身的缺陷程度，从而预测桩的极限承载力，并对桩身的完整性进行评价。
建筑工程质量专项检测培训地基基础工程检测高应变法动力试桩刘兴录目录1.高、底应变法动力试桩的区分.2. 高应变法动力试桩的主要功能.3.《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003对高应变法动力试桩适用范围的具体规定.4. 高应变法动力试桩的进展和主要方法.5.国外有关规范、标准和文献对桩动测法的规定.6. 高应变法动力试桩的基本理论.7.仪器设备.8.Case法.9.波形拟合法.10.工程实例.11.高应变法还不能解决的桩基工程问题.12. 高应变法动力试桩的目前存在的问题.1、高、低应变法动力试桩的区分（1）动力试桩是在桩顶作用一动态力（动荷载），在桩顶量测桩土系统的动力响应，如位移，速度或加速度信号，对信号的时域和频域进行分析，可以对单桩承载力和桩身完整性进行评价。
（2）高应变法，用重锤（重量为预估单桩极限承载力的1%~1.5%）自由下落锤击桩顶，使其应力和应变水平接近静力试桩的水平，使桩土之间的土产生塑性变形，即使桩产生贯入度，一般贯入度≮2mm,但≯6mm.桩对外有抗力（承载力）是通过位移产生，有了位移，桩侧土强度得到充分发挥，桩端土强度也得到一定程度的发挥，此时,量测的信号含有承载力的因素。
但对于嵌岩桩和超长的摩擦桩，要使桩端土强度发挥几乎是不可能的。
（3）低应变法，用手锤、力棒敲击桩顶，或用激振器在桩顶激振，其产生的能量小，动应变约10-5（高应变动应变为10-3），通过桩顶量测速度时域波形，对桩身完整性进行判定。
2、高应变法动力试桩的主要功能（1）判定单桩竖向抗压承载力（简称单桩承载力）。
单桩承载力是指单桩所具有的承受荷载的能力，其最大的承载能力称为单桩极限承载力。
高应变法判定单桩承载力是桩身结构强度满足轴向荷载的前提下判定地基土对桩的支承能力。
（2）判定桩身完整性。
高应变作用在桩顶的能量大，检测桩的有效深度大。
对预制方桩和预应力管桩接头是否焊缝开裂等缺陷判断优于低应变法；对等截面桩可以由截面完整系数β定量判定缺陷程度，从而判定缺陷是否影响桩身结构的承载力。
桩基高应变承载力检测原理
一、基本流程
根据试验要求，高应变测试应在单桩竖向抗压静载试验完成前进行，高应变试验前通知委托方或现场监理工程师，经批准后进场进行试验检测，操作步骤参考如下：
1、传感器安装面预处理；
2、重锤就位；
3、在仪器监控下安装应力、加速度传感器；
4、调整仪器进入接受状态；
5、按预定高度起吊重锤，接受操作员指挥，使重锤自动脱钩；
6、仪器操作员检查采集信号、工作人员检查传感器；
7、根据操作人员意见重复上述(5)、(6)项，或进行下一根桩的试验工作，重复(1)～(7)步。
直至全部试验结束。
8、对有问题的桩应及时将分析结果通知监理或委托方。
二、高应变检测原理
高应变动力试验是用重锤冲击桩顶，使桩土间产生相对位移，实测桩顶力和加速度的时程曲线，通过波动方程分析法拟合计算单桩的极限承载力。
1、正确选取信号，确定波速平均值；
2、假定桩和土的力学模型，根据勘察报告和施工记录选定计算模型的初始参数；
3、利用实测的加速度曲线作为输入的边界条件，通过波动方程
数学求解，反算桩顶的力曲线；
4、如果计算的曲线与实测的曲线不吻合，说明假定的模型及参数不合理，有针对性地调整桩土模型及参数；
5、根据调整后的桩土模型及参数再行计算，直至计算曲线与实测曲线的吻合程度良好，且难以进一步改善为止。
前言
以应力波理论为基础的高应变动力试桩法在我国的应用已有十几年的历史。
这种方法以其省时省钱以及能提供诸如单桩承载力、桩身结构完整性、端承力大小和桩侧摩阻分布等丰富信息的特点而得到人们的推崇和喜爱。
多年以来，人们往往试图以静动对比试验结果来衡量高应变动力试桩方法的准确性，但评述结果都是有争议性的。
原因是复杂的，从静载试验方面，其得到的极限承载力值并非唯一值。
首先，静载荷试验每级加荷量为预估极限荷载的10%，这意味着其所确定的承载力的精度为预估极限荷载的10%，这其中就包含着不小的误差。
其次，不但世界各地确定极限荷载的标准五花八门、迥然各异，即使在我国，不同规范中的确定方法也有所区别。
因此以不同的标准所确定的承载力显然也就不尽相同。
第三，基准梁的设置，千斤顶和压力表以及位移量测仪表所产生的系统误差不可忽略。
此外，非自动加荷条件下的人工加载其主观性误差更是无法估计。
所以，要得到一个合理的对比标准是一件十分困难的事。
在这里，仅从高应变试验本身的误差来源出发来作分析，认为可将误差分为浅层次、中层次和高层次的误差。
2、浅层次的误差——动测信号质量
美国人曾说过桩基动测是“垃圾进、垃圾出”的方法，意即在没有获得可靠的现场实测数据的情况下，室内分析是没有意义的，所以动测数据的可靠性直接影响试桩结果。
现场的信号采集尤其是灌注桩的信号采集有较大难度，失败的教训主要有以下：桩头砼强度不高而被重锤击碎；偏心锤击、桩垫选择不当使得测试信号严重畸变；安装点砼质量欠佳，锤击后可能导致塑性变形或裂缝，从而产生持续的压力或拉力波而使信号尾部不归零；传感器没有上紧或桩侧面不平整导致传感器自振；锤重选择不当或落高控制不当导致激励能量过高或不足。
此外，在系统误差方面，传感器的标定精度，传感器自身的灵敏度，压电式加速度计的低频泄漏也都影响着测试数据，尽管这种影响是微乎其微的。
3、中层次的误差——测试条件的不同
静载荷试验是一种慢速的维持荷载试验法，而高应变是一种动态冲击加载，是在排除动力效应的基础上获得桩的静承载力，这本身决定了两种方法的差异性。
首先，是否完全进入塑性状态是评价桩承载力的关键，确定极限承载力的方法就我国而言，标准相对明确；而高应变试验则很难定义土体是否进入塑性状态。
传统的推荐是当贯入度达到或超过土的弹限值时，可认为土阻力充分发挥，其贯入度推荐值是2.54mm.但国内外学者的研究表明，各类土的弹限值各不相同，如对碎卵石混粘土及一部砂，该值可能达十毫米，而对于黄土或一部分淤泥，该值可靠只有一毫米。
所以将高应变试验所激发的承载力简单地与静载试验确定的极限承载力相比较，不是一种科学的态度。
其次，桩的试验时的状态具有时效性，先动载后静载，才会使桩的试验状态相对接近。
此外，岩土也具有时效性，例如硬质岩的松驰效应，风化岩的蠕变效应，软粘土的软化，负孔隙水压力等都可能导致高应变试验过高判定承载力，而对动载敏感的粘土，超孔隙水压力，土体的扰动，液化作用等可能导致动力试验过低判定承载力。
4、深层次的误差——高应变的分析理论
高应变动力试验对实测时域波形的分析处理，主要提供了两种方法：凯司法和实测曲线拟合法，以下作分别论述。
4.1凯司法
凯司法是一种建立在一维应力波理论基础上的具有快速的现场实时结果的高应变动力试桩方法。
其误差主要有以下几个方面：
4.1.1理论假定的主要误差
首先，砼是非匀质的弹塑性材料并且桩径越大，与一维弹性体的假定相关愈远。
其次，动阻力并非只来自于桩尖，尤其是以侧摩阻力为主的摩阻桩或端承摩擦桩，情况
更是如此。
并且，实验室研究表明：动阻力和桩端运动速度也并非线性相关。
4.1.2设定值的选取误差
①波速的选取
凯斯法求承载力要求桩体内纵波的传播速度值是已知的，波速是关键的，它影响到F 和Z两条曲线的匹配性，对于工程桩（钢桩除外），通常情况下无法预先实测波速值，在桩底反射不明显的情况下，只能靠动测人员根据混凝土强度凭经验选取。
而波速和混凝土强度之间并无很好的相关关系，在桩基动测中，波速除与砼本身因素有关外，还和诸如冲击产生的应变量级、桩周土性质、桩身缺陷及至桩长等都有关，这使得波速的选取并非轻易而举。
而有些关于动测的资料给出相应于各种强度等级的混凝土波速，一般范围较大。
而即使桩身反射明显，用“上升点一上升点”或“峰一峰”方法判定波速，也可能有10%左右的误差，波速值对力曲线和速度曲线的影响分别是一次方和两次方关系，因而它可能给力曲线带来20%左右的换算误差。
②凯斯阻尼系数Jc
Jc完全是一个没有物理含义的经验系数，Jc的取值不仅和桩尖土的类型有关，还和桩周土情况、桩的材料、桩型等等其他因素有关。
Jc的取值是否合理很大程度上依赖于对地质情况的了解和地区性经验，要想准确取得必须通过动静对比分析。
美国PDI公司提出了凯斯阻尼系数的建议值和取值范围（此处略），但国内外已有多种资料提出各地区的Jc取值范围，和PDI公司的并不相同。
因此，在缺乏地区性经验条件下盲目地选取或套用Jc值可能将导致很大误差。
4.2实测曲线拟合法
除了上述凯司法中所述的波速误差的影响外，对实测曲线拟合法还包括其它的误差来源，其误差主要有以下两种：
4.2.1理论模型误差
从理论模型方面，目前的国内外软件均不完善。
公认最优秀的CAPWAPC软件并没有考虑土的加工软化和硬化，从而与密实砂、硬粘土、超固结土和灵敏粘土等这一类加工软化性的土和对松砂或正常固结土等这一类加工硬化性的土的本构关系无法作出更好的表述；此外，CAPWAPC软件采取了线性的桩尖缝隙模型，这种模型往往只能反映打入式预制桩的反弹情况。
我国编制的曲线拟合程序在静阻模型上已比CAPWAPC有所改进，许多程序在土的静阻模型上已考虑了土的软化、硬化性质。
有的程序还采用了非线性的桩尖缝隙模型，可以更好地反映灌注桩在荷载作用下的沉渣压缩过程。
但是，在动阻力模型方面，所有的曲线拟合程序采用的均是线性粘滞阻尼模型（除了桩尖可选择Smith阻尼模型外），这种模型建立的是阻尼力和桩的速度的线性相关关系，但实验室研究表明，阻尼的最大值和速度随时间的变化不是呈线性关系，而Smith阻尼模型虽然体现了一种非线性关系，但在应用中，这种模型与实际情况往往相关更远……
4.2.2拟合分析的非收敛性误差
拟合程序无论多么优秀，它的解在相当的范围内是发散的，是否得到合理准确的解完全取决于分析者的技术和经验。
这类完全取决于分析者的误差往往是人们所最关心的，它的大小程度也决定了试验的精确度。
对不熟练的分析者来说，众多的参数可能令之无法适从，并且这许多参数规范或程序手册并未给出取值方法，所给出的取值范围也显太大。
其中起举足轻重作用的是土的动阻力取值大小，其中Smith动阻尼系数及幅射阻尼的取值尤为关键。
4.2.3工程实例
福建某高速公路一高架桥的基桩，为冲孔灌注桩，桩身混凝土强度等级为C25，桩径为1500mm，桩周土层从上到下依次为杂填土﹑中细砂﹑圆砾，桩端持力层为粘土，测点以下桩长31.40m.测试时贯入度达到4mm/击。
结果一是在自动拟合的结果上形成的，计算极限承载力为8747kN；结果二是提高了动阻力后形成的，计算极限承载力为5500kN.从拟合结果上看，两种分析结果曲线均拟合良好（拟合质量数MQ均≤2.0），计算贯入度与实测贯入度均比较一致，桩土模型各参数均在合理的范围，桩周土阻力分布类似并与地质情况也均基本吻合。
从表面上看，结果一提供的桩土静力指标接近于地质报告，似乎比较合理，结果二则偏低很多。
但由于是大贯入度桩，在结果二中选用了较高的桩侧Smith阻尼系数，二者的分析结果，静极限承载力相对误差为59%.该桩后来做静荷载试验，在5600kN的压力下试桩就因Q-S曲线产生陡降段而破坏，证明提高动阻力的分析方法是正确的。
（限于篇幅，两结果的拟合曲线图对比略去）因而如何增加制约条件，对于特定的桩，使动阻力收敛在更小的范围，是高应变动测工作者努力的方向，以下为参考方法：
①贯入度很大（贯入度大于10mm/击）的桩不应考虑幅射阻尼模型，因为在有高的速度和大贯入度的情况下，不可能产生很大的粘滞阻尼和干摩擦阻尼。
辐射阻尼往往在桩身的运动很小，对土体形不成剪切破坏的情况下产生。
②在小贯入度的情况下，对于桩周土较好（比如桩周为密实度较好的碎石土、砂土或粉土）的排土桩，初步计算后静阻力又不大的情况应注意可能要用到桩侧辐射阻尼模型，在其为桩身强度不高的摩擦桩时尤其如此。
③从动位移曲线上动位移与静位移的比例大致预估动静阻力的相对大小，并在实测贯入度清晰无误的情况下，加强贯入度的校核，就能较好地达到分析结果的收敛性。
5、结论
相对静载试验而言，高应变动力试桩的误差来源要丰富得多，本文力争系统地对这些误差进行总结，提出了浅层次、中层次和高层次的误差，并对如何减少高层次的误差提出建议和设想。
高应变动力试桩技术是一种综合性很强的技术，它要求分析者能兼备土力学、振动力学、岩土经验以及高等数学和电子学方面的基础。
摆在众多高应变动力试验工作者面前的道路，是即不能神话这种方法的作用，不顾对比条件的不同而高谈动静对比的准确性（10%或20%），也不能误解高应变方法的作用，认为其一无是处，而是应该从严肃的角度出发，在有效动静对比资料的基础上，消除或基本消除低层次和中层次的误差，摸索尽可能减少高层次误差的方法。
这样才能更好地应用和发展高应变动力试桩技术。
